CH641567A5 - Vorrichtung zum nachweis von spuren von stickstoffdioxid. - Google Patents
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Description
641 567 2
Claims (3)
1. Vorrichtung zum Nachweis von Spuren von Stickstoffdioxid in einem Gasgemisch, bestehend aus einer elektrochemischen Zelle mit Arbeits-, Bezugs- und Hilfselektrode in einem organischen Elektrolyten, wobei die Arbeitselektrode 5 eine polarisierbare ionenselektive Elektrode ist, sowie einem Potentiostaten und einem Strommessgerät, dadurch gekennzeichnet, dass die Arbeitselektrode (6) eine katodisch polarisierte, mit Silberjodid beschichtete Silberelektrode ist und die Hilfselektrode aus Silber besteht. io
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektrolyt aus 40-60% Diäthylphthalat, 25-35% Propylencarbonat, 15-20% Polyvinylchlorid und Zusätzen zur Erhöhung der Leitfähigkeit und zur Stabilisierung des pH-Wertes besteht. 15
3. Gasdetektor zum Nachweis stickstoffhaltiger, in Gasform vorliegender Substanzen, mit einer Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der elektrochemischen Zelle ein Reaktor mit Katalysatorfüllung vorgeschaltet ist und Mittel zum Führen des zu messenden Gasstromes vor- 20 handen sind, dergestalt, dass das Gas im Reaktor erhitzt und katalytisch oxidiert wird und eine Kühlstrecke durchströmt, bevor es auf die Arbeitselektrode trifft.
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Nachweis von Spuren von Stickstoffdioxid in einem Gasgemisch, bestehend aus einer elektrochemischen Zelle mit Arbeits-, Bezugsund Hilfselektrode in einem organischen Elektrolyten, wobei 30 die Arbeitselektrode eine polarisierbare ionenselektive Elektrode ist, sowie einem Potentiostaten und einem Strommessgerät.
Elektrochemische Zellen zum Nachweis eines Gases in einem Gasgemisch sind besonders wichtig im Umweltschutzbe- 35 reich. Mit ihnen kann festgestellt werden, wenn gefährliche Gase in der Luft vorhanden sind. Sie sollen insbesondere anzeigen, wenn vorgegebene Konzentrationen überschritten werden, und sie müssen daher für einen längeren Zeitraum wartungsfrei und gleichbleibend empfindlich sein. 40
In der deutschen Offenlegungsschrift 26 27 271 ist eine elektrochemische Zelle mit einer polarographischen Einrichtung mit ionenselektiver Elektrode als Arbeitselektrode beschrieben. Es wurde nun gefunden, dass sich Spuren von Stickstoffdioxid in einem Gasgemisch in einer derartigen Vor- 45 richtung messen lassen, wenn die Arbeitselektrode erfin-dungsgemäss eine katodisch polarisierte, mit Silberjodid beschichtete Silberelektrode ist und die Hilfselektrode aus Silber besteht. Es wurde weiter gefunden, dass mit einer solchen Vorrichtung auch andere Stickstoff enthaltende gasförmige so Substanzen hochempfindlich nachgewiesen werden können, wenn der Zelle ein Reaktor vorgeschaltet wird, in dem das Gas oxidierend erhitzt wird und nach Abkühlung auf die Arbeitselektrode der Messzelle geleitet wird. Solche die Vorrichtung enthaltenden Gasdetektoren, die gemäss den Merkma- 55 len des Patentanspruches 3 ausgebildet sind, können ausser Stickstoffdioxid auch Acrylnitril und Blausäure bestimmen.
Die Arbeitselektrode ist eine ionenselektive Elektrode, beispielsweise ein Silberdrahtnetz, das mit Silberjodid beschichtet ist. Sie wird katodisch polarisiert. Die Hilfselektrode60 besteht aus Silber. Als Bezugselektrode wird vorteilhafterweise eine Ag/AgJ-Elektrode verwendet. Durch diese Sym-metrierung zur Arbeitselektrode wird die Temperaturabhän-gigkeit stark reduziert.
Die Elektroden werden in einer Potentiostatenschaltung betrieben. Der Elektrolyt ist ein organischer, vorzugsweise eingedickter Elektrolyt. Der besteht aus 40-60% Diäthylphthalat, 25-35% Propylencarbonat und 15-20% PVC. Er kann noch Mittel zur Leitfähigkeitserhöhung und pH-Stabili-sierung enthalten.
Bei Vorhandensein von Stickstoffdioxid findet an der Katode -jedoch ohne äussere Stromlieferung - eine Abschei-dung von Jod statt entsprechend
AgJ+2 N02->AgN03 + NO+J
Durch den polarographischen Prozess, nämlich den katodischen Vorgang
J + e->J'
Und den anodischen Vorgang an der Hilfselektrode AG->Ag+ + e erfolgt Rückbildung von Silberjodid, d.h. die Arbeitselektrode wird nicht angegriffen, hingegen ist die Hilfselektrode eine Opferelektrode. Dieser Elektronenaustausch tritt bei einer Arbeitsspannung von ca. —140 mV (bezogen auf die Standardwasserstoffelektrode) ein.
Die erfindungsgemässe Vorrichtung ist beispielhaft in der Zeichnung dargestellt und im folgenden näher beschrieben.
Es zeigen:
Figur 1 Schnitt durch eine Messzelle,
Figur 2 eine Messzelle mit einem Reaktor.
Nach Figur 1 tritt das auf Stickstoffdioxid zu prüfende Gasgemisch bei 1 in die Messzelle ein. Durch spiralförmige Leitrippen 2 wird eine vollständige Ausfüllung des Raumes über der Fritte 3 erzwungen. Bei 4 strömt das Gas ab.
Über die Fritte 3 diffundiert Gas in den Raum 5. Dieser Raum hat eine Höhe von etwa 1 mm, und der Boden ist mit der Arbeitselektrode 6 bedeckt, die ihrerseits dem Elektrolyten 7 fest anliegt. Die Arbeitselektrode 6 ist netzförmig und kann über 8 mit dem Potentiostaten verbunden werden. Der Elektrolyt 7 ist gelartig verfestigt. Die Hilfselektrode 9 besteht aus Silber und wird über 10 mit dem Potentiostaten verbunden. Die Bezugselektrode 11 besteht aus Silberjodid, Anschlussmöglichkeit ist über 12 gegeben.
Figur 2 zeigt die vollständige Messanordnung mit einem Reaktor. Die Bezugszeichen 1 bis 12 haben die gleiche Bedeutung wie in Figur 1. Eine Pumpe 13 (Mengenleistung etwa 201/h) saugt das Messgas zunächst durch einen Mikroreaktor 14. Er enthält einen Vorwärmer 15 und einen Heizteil 16, der mit Katalysator beschichtet ist. Der Katalysator ist z.B. Braunstein, und bei 400-450 °C wird das Acrylnitril in Kohlendioxid, Wasser und Stickstoffdioxid zersetzt. Über die Anschlüsse 17 und 18 kann der Heizteil 16, ein Platindraht, beheizt werden. In dem Kühler 19 wird das Gasgemisch gekühlt und über 1 in die Messzelle geleitet. 20 ist ein Potentiotat, 21 ein Nachverstärker, 22 ein Anzeige- bzw. Registrierinstrument.
2 ppm Stickstoffdioxid erzeugen einen Primärstrom von ca. 2.1CT6A. Die Ansprechempfindlichkeit liegt unter 0,2 ppm; die Ansprechzeit beträgt weniger als 5 s; die Nullpunktkonstanz Hegt bei ±3%; die 50%-Zeit (Zeit bis zur Erreichung von 50% des Endwertes) beträgt weniger als 1 Minute.
C
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